三容水箱液位控制系統(tǒng)算法研究.pdf

1、本文以實驗室設計的一種過程控制實驗裝置——三容水箱液位控制系統(tǒng)(Three Tank Water Control System,TTWCS)為研究對象.作為一個過程控制實驗裝置,三容水箱液位控制系統(tǒng)具有強大的實驗功能:它不僅可以實現(xiàn)單入單出一階對象、二階對象、三階對象,它還可以實現(xiàn)非線性的雙入雙出對象,而且它還可以作為一種多功能型實驗設備去驗證各種新型算法.本文首先從總體上對自主設計的三容水箱液位控制系統(tǒng)的硬件結構、各種對象的工作原理、

2、以及各種組成部件的特性進行了詳細的說明,并給出了實際中的設置方案,說明了三容水箱能夠實現(xiàn)多個對象特性和模擬實際應用故障的特點.接著,本文簡單介紹了系統(tǒng)的軟件平臺,論述了在Windows98平臺下使用Visual C++6.0可視化編程語言編寫實時控制軟件要注意的問題,介紹了實際系統(tǒng)中對采樣周期的選擇方法,及對步進電機驅動脈沖形式的選取和具體的軟件實現(xiàn)方法.然后,本文對本系統(tǒng)所用的進水閥門和泄水閥門的非線性進行了詳細的討論和分析,并給出實

3、際中使用的線性化方程和非線性補償算法,對本系統(tǒng)實現(xiàn)的各種組態(tài)對象進行了數(shù)學建模.在此基礎上討論了對系統(tǒng)中時間滯后參數(shù)的辨識問題,給出了實際中使用的具有魯棒性的辨識算法.最后,利用三容水箱液位控制系統(tǒng),本文對常見的PID控制算法實現(xiàn)控制的原理進行了深刻的討論與研究,在此基礎上研究了Smith控制算法和模糊PID控制算法,用其在實際系統(tǒng)中的控制曲線證實了以上算法的有效性.本文還對預測控制在大慣性系統(tǒng)中的應用進行了探討,給出了算法的仿真曲線.